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JP3471313B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents
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JP3471313B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents

Friction stir welding equipment

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JP3471313B2
JP3471313B2 JP2000378973A JP2000378973A JP3471313B2 JP 3471313 B2 JP3471313 B2 JP 3471313B2 JP 2000378973 A JP2000378973 A JP 2000378973A JP 2000378973 A JP2000378973 A JP 2000378973A JP 3471313 B2 JP3471313 B2 JP 3471313B2
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pin
friction stir
tip
stir welding
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転による摩擦熱
で被接合物を軟化、攪拌して接合する摩擦攪拌接合装置
および方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction stir welding apparatus and method for softening and stirring objects to be welded by frictional heat generated by rotation.

【0002】[0002]

【従来の技術】摩擦攪拌接合では、先端にピンを有する
回転子を高速で回転させながら、ピンをワークに挿入
し、摩擦熱でワークを軟化、攪拌して接合する。従来の
摩擦攪拌接合、特にスポット接合において、回転子を引
き上げて、埋入していたピンを抜き出すと、該接合部位
には、ピンに対応した空洞が生じる。
2. Description of the Related Art In friction stir welding, a pin having a pin at its tip is rotated at high speed while the pin is inserted into a work, and the work is softened and agitated by friction heat to join the work. In conventional friction stir welding, particularly spot welding, when the rotor is pulled up and the embedded pin is extracted, a cavity corresponding to the pin is formed at the welded portion.

【0003】このように空洞部が形成されると、この空
洞部分に応力が集中し、接合強度が低下する。特に、疲
労破壊が生じやすい。また、外観も悪化し、美観上好ま
しくなく、汚れも入る。このように、用途面で様々な支
障を来たし、製品品質上問題となっていた。
When the cavity is formed in this way, stress concentrates on the cavity, and the joint strength decreases. In particular, fatigue fracture is likely to occur. In addition, the appearance is deteriorated, which is aesthetically unpleasant and causes stains. As described above, there are various problems in terms of use, which is a problem in product quality.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この空洞をなくすため
に、たとえば、特開平11−156561号公報には、
孔埋め材を埋入する方法が開示されているが、この場
合、埋入自体が困難である上に、多点について行なうこ
とはさらに困難である。
In order to eliminate this cavity, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-156561 discloses that
Although a method of embedding a hole filling material is disclosed, in this case, the embedding itself is difficult, and it is even more difficult to perform it at multiple points.

【0005】また、特開平10−193140号公報に
は、ピンを可動とし、連続接合において、移動させなが
ら徐々にピンを引き抜くことによって、空洞を形成させ
ない方法が開示されているが、スポット接合において空
洞を埋める方法に関しては記載されておらず、また、ス
ポット接合に単純に適用することもできない。
Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-193140 discloses a method in which a pin is movable, and in continuous joining, a cavity is not formed by gradually pulling out the pin while moving, but in spot joining. It does not describe how to fill the cavity, nor can it simply be applied to spot bonding.

【0006】また、この方法では、ばね力を用いてショ
ルダー部を押圧しており、徐々にピンを引き抜き、連続
接合の接合終点では、押圧力が発生しないこととなり、
接合終了点での接合品質が低下するといった問題を有す
る。
Further, in this method, the shoulder portion is pressed by using the spring force, the pin is gradually pulled out, and no pressing force is generated at the joining end point of the continuous joining,
There is a problem that the joining quality at the joining end point deteriorates.

【0007】本発明の目的は、ピンによる大きな空洞を
形成させずに接合することができる摩擦攪拌接合装置お
よび方法を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a friction stir welding apparatus and method capable of joining without forming a large cavity by a pin.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、高速回転する
回転子を回転軸線方向に移動させ、回転子先端部を被接
合物に押圧し、回転子先端部と前記被接合物との接触部
を、回転による摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物を
接合する摩擦攪拌接合装置において、前記回転子は、回
転子に挿通され、回転軸線方向に変位可能に設けられる
ピンを有し、被接合物をスポット接合することを特徴と
する摩擦攪拌接合装置である。
According to the present invention, a rotor that rotates at a high speed is moved in the direction of a rotation axis to press the tip end of the rotor against an article to be joined, so that the tip end of the rotor contacts the article to be joined. In a friction stir welding device for softening a part by frictional heat due to rotation and stirring to join objects to be welded, the rotor has a pin that is inserted into the rotor and is displaceable in a rotation axis direction. The friction stir welding apparatus is characterized by spot welding the objects to be welded.

【0009】また本発明は、高速回転する回転子を回転
軸線方向に移動させ、回転子先端部を被接合物に押圧
し、回転子先端部と前記被接合物との接触部を、回転に
よる摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接
合する摩擦攪拌接合装置において、 (a)前記回転子は、回転子に挿通され、回転軸線方向
に変位可能に設けられるピンを有し、 (b)回転子とピンとを前記回転軸線方向に相対的に変
位する手段を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合装置で
ある。また本発明は、回転子にピンを挿通して回転軸線
方向に変位可能に設け、高速回転する回転子を回転軸線
方向に移動させ、回転子先端部を被接合物に押圧し、回
転子先端部と前記被接合物との接触部を、回転による摩
擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合する
ことを特徴とする摩擦攪拌接合方法である。本発明に従
えば、ピンが可動に設けられるので、スポット接合終了
時に、ピンを退避させることで、大きな空洞を形成させ
ずに、スポット接合することが可能である。
Further, according to the present invention, the rotor rotating at a high speed is moved in the direction of the rotation axis to press the tip of the rotor against the article to be joined, and the contact portion between the tip of the rotor and the article to be joined is rotated. In a friction stir welding apparatus that softens by frictional heat, stirs, and spot-joins objects to be welded, (a) the rotor has a pin that is inserted into the rotor and is displaceable in a rotation axis direction, (B) A friction stir welding apparatus including means for relatively displacing the rotor and the pin in the direction of the rotation axis. Further, according to the present invention, a pin is inserted into the rotor so as to be displaceable in the rotation axis direction, the rotor rotating at a high speed is moved in the rotation axis direction, the rotor tip is pressed against the article to be bonded, and the rotor tip is moved. The friction stir welding method is characterized in that a contact portion between the portion and the object to be welded is softened by frictional heat due to rotation and stirred to perform spot welding of the object to be welded. According to the present invention, since the pin is movably provided, it is possible to perform spot joining without forming a large cavity by retracting the pin at the end of spot joining.

【0010】また本発明は、回転子先端に、円筒状のリ
ング部が形成され、前記ピンは、リング部に変位可能に
挿入される内軸であることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that a cylindrical ring portion is formed at the tip of the rotor, and the pin is an inner shaft that is inserted into the ring portion so as to be displaceable.

【0011】本発明に従えば、ピンを円筒状とすること
で、ピンの被接合物への接触面積を増大させ、摩擦熱を
効率良く発生させることが可能となり、接合効率が向上
する。
According to the present invention, by making the pin cylindrical, it is possible to increase the contact area of the pin with the article to be joined, to efficiently generate frictional heat, and to improve the joining efficiency.

【0012】また本発明は、回転子の回転方向を切り替
えることで、前記ピンの固定状態と可動状態とが切り替
わることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the fixed state and the movable state of the pin are switched by switching the rotation direction of the rotor.

【0013】本発明に従えば、回転方向を切り替えるこ
とで、ピンの固定状態と可動状態を切り替えることがで
き、制御が容易である。
According to the present invention, by switching the rotation direction, the pin can be switched between the fixed state and the movable state, and the control is easy.

【0014】また本発明は、前記ピンを、回転子先端か
ら突出させた状態で接合し、その後、ピンを引込んで回
転子の先端を平坦な状態として再度、所定押圧力で所定
時間押圧することを特徴とする。
Further, according to the present invention, the pins are joined in a state of protruding from the tip of the rotor, and then the pin is retracted so that the tip of the rotor is flat and pressed again for a predetermined time with a predetermined pressing force. Is characterized by.

【0015】本発明に従えば、ピンを退避させて再接合
するので、接合終了時にも押圧力を与えて接合すること
ができ、接合品質を向上することができる。再接合とい
うのは、後述のように、先ず、回転子先端からピンを突
出させた状態で接合を行った後、次に、ピンを引込んで
再度、所定押圧力で所定時間押圧し、こうしてスポット
接合または連続接合を行うことをいう。
According to the present invention, since the pins are retracted and re-bonded, it is possible to bond by applying a pressing force even after the bonding is completed, and the bonding quality can be improved. Rejoining means, as will be described later, first, joining is performed with the pin protruding from the rotor tip, and then the pin is retracted and pressed again for a predetermined time with a predetermined pressing force, thus It means performing joining or continuous joining.

【0016】また本発明は、前記再度押圧する際、ピン
の固定状態に切り替えることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that when the pressing is performed again, the pin is fixed.

【0017】本発明に従えば、再接合時にピンを退避さ
せ、固定状態に切り替えることで、大きな空洞を形成せ
ずに再接合することができる。
According to the present invention, when the pins are rejoined, the pins are retracted and switched to the fixed state, so that the pins can be rejoined without forming a large cavity.

【0018】また本発明は、回転子にピンを挿通して回
転軸線方向に変位可能に設け、高速回転する回転子を回
転軸線方向に移動させ、回転子先端部を被接合物に押圧
し、回転子先端部と前記被接合物との接触部を、回転に
よる摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物を接合する摩
擦攪拌接合方法であって、前記ピンを回転子先端から突
出させた状態で被接合物を連続接合し、接合終了点で、
ピンを引込んで、ピン先端を、回転子先端の平坦面まで
変位させ、ピン固定状態に切り替え、再度、所定押圧力
で所定時間押圧することを特徴とする摩擦攪拌接合方法
である。
Further, according to the present invention, a pin is inserted into the rotor so as to be displaceable in the direction of the rotation axis, the rotor rotating at a high speed is moved in the direction of the rotation axis, and the tip of the rotor is pressed against the object to be joined. A friction stir welding method in which a contact portion between a rotor tip and the object to be welded is softened by frictional heat generated by rotation and is agitated to weld the object to be welded, wherein the pin is projected from the rotor tip. The objects to be joined are continuously joined in the state, and at the joining end point,
The friction stir welding method is characterized in that the pin is retracted, the tip of the pin is displaced to the flat surface of the rotor tip, the pin is fixed, and the pin is pressed again for a predetermined time with a predetermined pressing force.

【0019】本発明に従えば、連続接合において、接合
終了点でピンを変位させて再接合するので、接合終了点
においても押圧して接合することができ、従来技術のよ
うに、接合終了点で接合品質が低下するといったことが
防がれる。
According to the present invention, in continuous joining, the pin is displaced and re-joined at the joining end point, so that it is possible to press and join even at the joining end point. It is possible to prevent the deterioration of the joining quality.

【0020】[0020]

【0021】本発明に従えば、連続接合において、接合
終了点でピンを退避させ、固定状態に切り替えること
で、接合終了点に大きな空洞を形成せずに再接合するこ
とができる。
According to the present invention, in continuous joining, by retracting the pin at the joining end point and switching to the fixed state, it is possible to rejoin without forming a large cavity at the joining end point.

【0022】[0022]

【0023】本発明に従えば、ピンを平坦面まで変位さ
せ、この平坦面で接合することで、大きな空洞を形成す
ることなく接合することができる。
According to the present invention, by displacing the pin to a flat surface and joining at this flat surface, it is possible to join without forming a large cavity.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
ある摩擦攪拌接合装置1の構造を示す断面図である。本
実施形態の摩擦攪拌接合装置1は、たとえば6軸垂直多
関節型ロボットの手首に装着してスポット接合ガンとし
て用いられる。
1 is a sectional view showing the structure of a friction stir welding apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The friction stir welding apparatus 1 of this embodiment is used as a spot welding gun by being attached to the wrist of a 6-axis vertical articulated robot, for example.

【0025】摩擦攪拌接合装置1は、ガンアーム5に、
回転子2が回転軸線Lまわりに回転可能に、かつ回転軸
線Lにそって直進移動可能に支持される。また、ガンア
ーム5には、回転駆動源であるサーボモータ6および直
進駆動源であるインダクションモータ7が固定的に取り
付けられる。なお、この直進駆動源は、サーボモータで
あってもよい。
The friction stir welding apparatus 1 includes a gun arm 5 and
The rotor 2 is supported rotatably around the rotation axis L and linearly movable along the rotation axis L. Further, a servo motor 6 which is a rotary drive source and an induction motor 7 which is a linear drive source are fixedly attached to the gun arm 5. The linear drive source may be a servo motor.

【0026】回転子2は、回転子本体3と回転子保持部
材4とからなる。回転子本体3は、回転子保持部材4の
下端部に回転軸線Lを同軸として装着されて固定され
る。回転子本体3は、先端が先細となり、先端に円柱状
のショルダー部11が形成される。回転子2には、回転
軸線Lに沿ってピン12が挿入され、前記ショルダー部
11の中心から、円柱状のピン12が、出没可能に設け
られる。ガンアーム5は、L字状に屈曲し、屈曲した先
端部に、回転子先端に対向配置される受け部36が設け
られる。
The rotor 2 comprises a rotor body 3 and a rotor holding member 4. The rotor main body 3 is attached and fixed to the lower end portion of the rotor holding member 4 with the rotation axis L being coaxial. The rotor body 3 has a tapered tip, and a cylindrical shoulder portion 11 is formed at the tip. A pin 12 is inserted into the rotor 2 along the rotation axis L, and a columnar pin 12 is provided so as to be retractable from the center of the shoulder portion 11. The gun arm 5 is bent into an L-shape, and a bent end portion is provided with a receiving portion 36 that is arranged to face the rotor tip.

【0027】回転子保持部材4は、有底円筒状のホルダ
15に、挿入され、回転軸線L方向に直進移動可能に保
持される。このホルダ15の外周部から、インダクショ
ンモータ7から回転力が伝達される。さらに詳しくは、
ホルダ15の外周にスプライン17が形成され、このス
プライン17が嵌りこむスプライン受け18が、ガンア
ーム5に固定支持される軸受け19によって回転自在に
支持される。ガンアーム5に固定支持されるインダクシ
ョンモータ7の出力軸にはベルト車20が固定され、前
記スプライン受け18も外周にベルト車が形成され、こ
のベルト車からベルト車20にわたってVベルト21が
巻き掛けられる。このような構成により、インダクショ
ンモータ7を回転駆動させることによって、回転子2を
回転軸線Lまわりに回転駆動させることができる。ま
た、スプライン17を介して回転力が伝達されることに
より、回転軸線L方向の回転子2の直進移動が許容され
る。
The rotor holding member 4 is inserted into a cylindrical holder 15 having a bottom, and is held so as to be able to move straight in the direction of the rotation axis L. Rotational force is transmitted from the induction motor 7 from the outer peripheral portion of the holder 15. For more details,
A spline 17 is formed on the outer periphery of the holder 15, and a spline receiver 18 into which the spline 17 is fitted is rotatably supported by a bearing 19 fixedly supported by the gun arm 5. A belt wheel 20 is fixed to an output shaft of an induction motor 7 fixedly supported by the gun arm 5, a belt wheel is formed on the outer circumference of the spline receiver 18, and a V belt 21 is wound from the belt wheel 20 to the belt wheel 20. . With such a configuration, the rotor 2 can be driven to rotate about the rotation axis L by rotating the induction motor 7. Further, since the rotational force is transmitted via the spline 17, the rectilinear movement of the rotor 2 in the rotation axis L direction is allowed.

【0028】回転子2の直進駆動力は、ホルダ15の上
端部から与えられる。詳しく説明すると、ホルダ15の
上端部には、軸受け25を介して、回転軸線Lまわりに
回転可能に、かつ回転軸線L方向への変位が阻止されて
連結部材26がホルダ15に連結される。ガンアーム5
には、回転軸線Lに平行にリニアガイド27が固定され
ており、このリニアガイド27によって、前記連結部材
26が回転軸線L方向に直進移動可能にガンアーム5に
支持される。また、回転子保持部材4の下部を、回転軸
線Lまわりに回転自在に保持する軸受け16も、前記リ
ニアガイド27によって、回転軸線Lに平行に直進移動
可能に支持される。
The straight driving force of the rotor 2 is given from the upper end of the holder 15. More specifically, the coupling member 26 is coupled to the holder 15 at the upper end of the holder 15 via the bearing 25 so as to be rotatable about the rotation axis L and prevented from being displaced in the rotation axis L direction. Gun arm 5
A linear guide 27 is fixed in parallel to the rotation axis L, and the linear guide 27 supports the connecting member 26 on the gun arm 5 so as to be linearly movable in the rotation axis L direction. Further, the bearing 16 which holds the lower portion of the rotor holding member 4 rotatably around the rotation axis L is also supported by the linear guide 27 so as to be linearly movable parallel to the rotation axis L.

【0029】連結部材26の上部には、回転軸線Lを中
心とするナット30が、連結部材26に固定される。こ
のナット30には、ネジ軸31が螺合し、このネジ軸3
1はガンアーム5に固定支持される軸受け32によっ
て、軸線Lまわりに回転自在にに支持される。ネジ軸3
1の上端部には有歯ベルト車33が固定され、ガンアー
ム5に固定支持されるサーボモータ6の出力軸にも有歯
ベルト車35が固定される。これらのベルト車33,3
5間にわたってタイミングベルト34が巻き掛けられ
る。したがって、サーボモータ6を回転させることで、
ネジ軸31を軸線Lまわりに回転させ、これによって、
回転子2を回転軸線Lに沿って直進移動させることがで
きる。また、連結部材26とホルダ15とは軸受け25
を介して連結されるので、回転子2を高速で回転させな
がら回転軸線L方向に直進移動させることができる。ま
た、サーボモータ6の回転方向を変えることで、移動方
向を切り替えることができる。
On the upper part of the connecting member 26, a nut 30 centering on the rotation axis L is fixed to the connecting member 26. A screw shaft 31 is screwed into the nut 30, and the screw shaft 3
1 is rotatably supported around an axis L by a bearing 32 fixedly supported by the gun arm 5. Screw shaft 3
A toothed belt wheel 33 is fixed to the upper end portion of 1, and a toothed belt wheel 35 is also fixed to the output shaft of the servomotor 6 fixedly supported by the gun arm 5. These belt wheels 33,3
The timing belt 34 is wound around for 5 minutes. Therefore, by rotating the servo motor 6,
The screw shaft 31 is rotated around the axis line L, whereby
The rotor 2 can be moved straight along the rotation axis L. Further, the connecting member 26 and the holder 15 have a bearing 25.
, The rotor 2 can be moved straight in the direction of the rotation axis L while rotating at high speed. Further, the moving direction can be switched by changing the rotation direction of the servo motor 6.

【0030】回転子本体3および回転子保持部材4に
は、回転軸線Lに沿ってピン挿通孔40が貫通し、この
ピン挿通孔40にピン12が挿通される。ピン12の上
端部は、ホルダ15の天壁15aに固定される。ピン1
2の先端は、ショルダー部11の中央部から突出してい
る。
A pin insertion hole 40 penetrates the rotor body 3 and the rotor holding member 4 along the rotation axis L, and the pin 12 is inserted into the pin insertion hole 40. The upper end of the pin 12 is fixed to the top wall 15 a of the holder 15. Pin 1
The tip of 2 projects from the center of the shoulder 11.

【0031】回転子保持部材4は、ホルダ15に挿入さ
れ、上端面4aと、ホルダ15の天壁15aとの間に
は、ばね41が介在される。このばね41によって、回
転子保持部材4は、軸線Lに沿って下方(ホルダ15の
天壁15aから離反する側)にばね付勢される。
The rotor holding member 4 is inserted into the holder 15, and a spring 41 is interposed between the upper end surface 4a and the top wall 15a of the holder 15. The spring 41 urges the rotor holding member 4 downward along the axis L (on the side away from the top wall 15a of the holder 15).

【0032】また、ホルダ15と回転子保持部材4と
は、移動可能状態および固定状態の2つの状態に切替機
構42によって切り替えられ、移動可能状態にあるとき
には、回転子保持部材4が、ホルダ15に対して回転軸
線L方向に移動可能にあり、固定状態にあるときには、
回転軸線L方向への移動が固定されている。
Further, the holder 15 and the rotor holding member 4 are switched between the movable state and the fixed state by the switching mechanism 42, and when the holder 15 and the rotor holding member 4 are in the movable state, the rotor holding member 4 is moved to the holder 15 state. Is movable in the direction of the rotation axis L, and is in the fixed state,
Movement in the rotation axis L direction is fixed.

【0033】図2は、切替機構42を示す正面図であ
る。切替機構42は、ホルダ15に形成されるL字状の
切欠き43と、回転子保持部材4から半径方向外方に突
出し、切欠き43に嵌りこむ係止凸部44とから構成さ
れ、切欠き43は、回転軸線Lを中心として周方向に延
びる横切欠き部45と、回転軸線Lに平行に上下方向に
延びる縦切欠き部46とから構成され、この切欠き43
に沿って係止凸部44は移動することができる。係止凸
部44が縦切欠き部46にあるときは、回転子保持部材
4が回転軸線Lに沿って移動可能状態にあり、横切欠き
部45にあるときには、回転子保持部材4の回転軸線L
方向の移動が阻止され、固定状態となる。このような切
替機構42は、回転軸線Lを挟んで両側に2箇所形成さ
れる。
FIG. 2 is a front view showing the switching mechanism 42. The switching mechanism 42 includes an L-shaped notch 43 formed in the holder 15 and a locking projection 44 that projects radially outward from the rotor holding member 4 and fits into the notch 43. The notch 43 is composed of a horizontal notch 45 extending in the circumferential direction around the rotation axis L and a vertical notch 46 extending in the up-down direction in parallel with the rotation axis L. The notch 43
The locking protrusions 44 can move along. When the locking protrusion 44 is in the vertical cutout 46, the rotor holding member 4 is movable along the rotation axis L, and when in the horizontal cutout 45, the rotor holding member 4 rotates. Axis L
Movement in the direction is blocked, and the state becomes fixed. Such a switching mechanism 42 is formed at two locations on both sides of the rotation axis L.

【0034】つぎに、図3に示す切替機構42および図
4に示すタイムチャートを参照して、摩擦攪拌接合装置
1の接合方法について説明する。ここでは、スポット接
合の場合について説明する。したがって、2枚のワーク
は水平に重畳配置されており、まず、ワークの接合点
が、摩擦攪拌接合装置1(スポット接合ガン)の受け部
36上に配置されるようにロボットによって位置決めを
行なう。
Next, the joining method of the friction stir welding apparatus 1 will be described with reference to the switching mechanism 42 shown in FIG. 3 and the time chart shown in FIG. Here, the case of spot joining will be described. Therefore, the two workpieces are horizontally overlapped, and first, the robot positions the workpiece so that the joining point of the workpieces is placed on the receiving portion 36 of the friction stir welding apparatus 1 (spot welding gun).

【0035】(1)初期状態では、回転子2は、ワーク
から所定距離、上方に離反した原点にあるものとする。
また切替機構42は、図3(1)に示す位置、つまり係
止凸部44が、横切欠き部45の端部Aにあるものとす
る。このとき、回転子先端のショルダー部11からはピ
ン12は突出せず、ショルダー部11の下端面が平坦と
なっている。
(1) In the initial state, it is assumed that the rotor 2 is at the origin, which is separated upward from the work by a predetermined distance.
Further, in the switching mechanism 42, it is assumed that the position shown in FIG. 3A, that is, the locking convex portion 44 is located at the end portion A of the lateral cutout portion 45. At this time, the pin 12 does not project from the shoulder portion 11 at the tip of the rotor, and the lower end surface of the shoulder portion 11 is flat.

【0036】(2)直進駆動源であるサーボモータ6を
駆動させる。すると連結部材26を介してホルダ15お
よび回転子2がスライドして下降する。
(2) The servo motor 6 which is a linear drive source is driven. Then, the holder 15 and the rotor 2 slide and descend via the connecting member 26.

【0037】(3)回転駆動源であるインダクションモ
ータ7によってホルダ15を正転、つまり図3(2)で
+方向に回転させる。
(3) The holder 15 is rotated in the forward direction by the induction motor 7, which is a rotational drive source, that is, rotated in the + direction in FIG. 3 (2).

【0038】(4)ホルダ15を+方向に回転させる
と、係止凸部44が切欠き43で、Aの位置からBの位
置に移動する。つまり、縦切欠き部46に移動し、回転
子保持部材4は、ホルダ15に対して回転軸線L方向に
直進移動可能状態となる。なお、この段階で回転を開始
する場合に限らず、連続して接合する場合には、前回の
接合終了での正転を維持している。この状態で、回転子
2はさらに下降と続ける。
(4) When the holder 15 is rotated in the + direction, the locking convex portion 44 moves from the position A to the position B by the notch 43. That is, the rotor holding member 4 moves to the vertical cutout portion 46, and is in a state of being linearly movable with respect to the holder 15 in the rotation axis L direction. Not only when the rotation is started at this stage, but when the welding is continuously performed, the forward rotation at the end of the previous welding is maintained. In this state, the rotor 2 continues to descend further.

【0039】(5)回転子先端、つまりショルダー部1
1の下端面がワークに当接する。ここでは、切替機構4
2は、(4)で係止凸部44がB位置に移動した場合を
想定しているが、(4)でBまで移動しなかった場合に
は、ショルダー部11がワークに当接したとき、ワーク
とショルダー部11との摩擦力で、回転子保持部材4
は、ホルダ15に対して相対的に−方向に移動しようと
する。ホルダ15と回転子保持部材4との間にも摩擦力
が生じるが、ワークとショルダー部11との摩擦力の方
が大きくなるように設定することによって、回転子保持
部材4が−方向に回転し、係止凸部44がB位置に係止
され、切替機構42は、確実に移動可能状態に切り替わ
る。
(5) Rotor tip, that is, shoulder portion 1
The lower end surface of 1 contacts the work. Here, the switching mechanism 4
2 assumes the case where the locking projection 44 is moved to the B position in (4), but when it is not moved to B in (4), when the shoulder part 11 abuts the work. , The rotor holding member 4 by the frictional force between the work and the shoulder portion 11.
Tends to move in the negative direction relative to the holder 15. A frictional force is also generated between the holder 15 and the rotor holding member 4, but by setting the frictional force between the work and the shoulder portion 11 to be larger, the rotor holding member 4 rotates in the − direction. Then, the locking protrusion 44 is locked at the position B, and the switching mechanism 42 is reliably switched to the movable state.

【0040】(6)サーボモータ6でホルダ15をさら
に下降させて押圧すると、切替機構42が移動可能状態
にあるので、ばね41が圧縮されて回転子保持部材4が
ホルダ15に対して相対的に上方に移動し、これによっ
て、ショルダー部11先端からピン12が突出し始め
る。このようにして、所定押圧力に達するまで押圧す
る。このようにして、ショルダー部11の摩擦熱によっ
て、ワークの接合点が軟化し、押し出されるピン12が
ワークに挿入される。これとともに、ショルダー部11
およびピン12が高速で回転することによって、母材が
攪拌され塑性流動が生じる。なお、押圧力は、サーボモ
ータ6の電流値によって判断する。
(6) When the holder 15 is further lowered and pressed by the servo motor 6, the switching mechanism 42 is in a movable state, so that the spring 41 is compressed and the rotor holding member 4 is moved relative to the holder 15. And the pin 12 starts to protrude from the tip of the shoulder portion 11. In this way, the pressing is performed until the predetermined pressing force is reached. In this manner, the frictional heat of the shoulder portion 11 softens the joint point of the work, and the pushed-out pin 12 is inserted into the work. Along with this, the shoulder portion 11
And the pin 12 rotates at a high speed, whereby the base material is agitated and plastic flow occurs. The pressing force is determined by the current value of the servo motor 6.

【0041】(7)所定押圧力に達すると、この押圧力
で、所定時間押圧する。これによってさらにワークが攪
拌され、2枚のワークが接合点で一体となる。このと
き、コイルばね41は、隙間がなくなるまで縮んでも良
く、縮むのに余裕があってもよい。また、切替機構42
は、係止凸部44が縦切欠き部46の上端である位置C
に達していてもよく、余裕があってもよい。
(7) When the predetermined pressing force is reached, the pressing force is applied for a predetermined time. As a result, the work is further stirred, and the two works are integrated at the joining point. At this time, the coil spring 41 may contract until there is no gap, or there may be a margin to contract. In addition, the switching mechanism 42
Is at a position C where the locking protrusion 44 is the upper end of the vertical notch 46.
May be reached, or there may be room.

【0042】(8)所定時間経過すると、サーボモータ
6を逆転させてホルダ15を上昇させる。すると、ばね
41の作用によって、ショルダー部11の先端がワーク
当接を維持した状態で、ピン12のみが上昇し、ピン1
2がショルダー部11に引き込まれる。このとき、軟化
した母材がピン12の引き込まれた後に入り、空洞がふ
さがれる。このようにして、係止凸部44がB位置に係
止されるまでホルダ15を引き上げ停止させる。このと
き、ショルダー部11先端がワークに当接して摩擦がわ
ずかにある状態が好ましい。
(8) After a lapse of a predetermined time, the servo motor 6 is rotated in the reverse direction to raise the holder 15. Then, due to the action of the spring 41, only the pin 12 rises in a state where the tip of the shoulder portion 11 maintains contact with the workpiece,
2 is drawn into the shoulder portion 11. At this time, the softened base material enters after the pin 12 is drawn in, and the cavity is closed. In this way, the holder 15 is pulled up and stopped until the locking projection 44 is locked at the position B. At this time, it is preferable that the tip of the shoulder portion 11 is in contact with the work and there is slight friction.

【0043】(9)ここで、回転駆動源であるインダク
ションモータ7を逆転し、ホルダ15を−方向に回転さ
せる。このとき、ワークと回転子先端との摩擦力が、回
転子保持部材4とホルダ15との摩擦力より大きくなる
ように設定することで、ホルダ15が回転子保持部材4
に対して相対的に−方向に回転する。このようにして、
係止凸部44がA位置まで移動し、切替機構42は、固
定状態に切り替わる。なお、回転駆動源は本実施形態で
はインダクションモータとしたが、サーボモータとする
ことで、逆転を短時間で行なうことができる。
(9) Here, the induction motor 7, which is a rotary drive source, is rotated in the reverse direction to rotate the holder 15 in the negative direction. At this time, by setting the frictional force between the workpiece and the rotor tip end to be larger than the frictional force between the rotor holding member 4 and the holder 15, the holder 15 causes the rotor holding member 4 to move.
Rotate in the-direction relative to. In this way
The locking projection 44 moves to the position A, and the switching mechanism 42 switches to the fixed state. Although the rotation drive source is the induction motor in this embodiment, it can be reversed in a short time by using the servo motor.

【0044】(10)そして、この状態でサーボモータ
6を逆転させ、再度押圧する。このときは、ピン12は
引込んだ状態であるので、ショルダー部11先端が平坦
な状態で押圧することになる。このようにして、所定押
圧力で所定時間押圧する。これによって、空洞がさらに
塞がれる。また、このとき切替機構42は固定状態にな
っており、サーボモータ6からの押圧力が直接作用し、
ばね41のばね力は介在しない。
(10) Then, in this state, the servo motor 6 is reversed and pressed again. At this time, since the pin 12 is in the retracted state, the end of the shoulder portion 11 is pressed in a flat state. In this way, the pressing force is applied for a predetermined time. This further closes the cavity. Further, at this time, the switching mechanism 42 is in a fixed state, and the pressing force from the servo motor 6 directly acts,
The spring force of the spring 41 does not intervene.

【0045】(11)押圧終了後、サーボモータ6を逆
転し、ホルダ15および回転子2を上昇させる。
(11) After the pressing is completed, the servo motor 6 is rotated in the reverse direction to raise the holder 15 and the rotor 2.

【0046】(12)回転子2がワークから離れた後、
インダクションモータ7を正転(+方向)に戻す。
(12) After the rotor 2 is separated from the work,
The induction motor 7 is returned to the normal rotation (+ direction).

【0047】このようにして、スポット接合が終了す
る。続けてスポット接合を行なうときは、ロボットで次
の接合点に接合装置1を位置決めし、再び(1)からの
作業を順に行なう。
In this way, spot joining is completed. When the spot joining is continuously performed, the robot positions the joining device 1 at the next joining point, and the work from (1) is performed again in order.

【0048】図5は、従来のスポット接合での接合終了
後のワーク断面(A)と、本発明の接合終了後のワーク
断面を示す図(B)である。(A)のP1に示すよう
に、従来ではピンによる空洞が大きく形成されていた
が、本発明ではピンをショルダー部11に引込めた状態
で再接合するので、(B)のP2に示すように、空洞を
従来にくらべて小さくすることができる。また、ショル
ダー部11は、(B)に示すように、中央が凹となり、
外周が突出するように形成されている。これによって、
前述の工程(8)で、ショルダー部11先端のみワーク
に当接させることができる。
FIG. 5 is a diagram (A) showing a work cross section after the joining is completed in the conventional spot joining and a work cross section after the joining according to the present invention. Conventionally, as shown in P1 of (A), a large cavity is formed by the pin, but in the present invention, since the pin is re-joined while being retracted into the shoulder portion 11, as shown in P2 of (B). In addition, the cavity can be made smaller than the conventional one. Further, the shoulder portion 11 has a concave center as shown in (B),
The outer periphery is formed to project. by this,
In the above step (8), only the tip of the shoulder 11 can be brought into contact with the work.

【0049】また、本実施形態ではスポット接合の場合
について説明したが、摩擦攪拌接合装置1は、連続接合
の場合にも適用することができる。この場合には、前述
した工程(7)の押圧において、ロボットで接合装置1
を、ワークに設定される接合線に沿って移動させる。こ
れによって連続接合が行なわれる。この場合において
も、接合終了点において、再接合することで、接合終了
点に形成される空洞を小さくすることができる。
Although the case of spot welding has been described in the present embodiment, the friction stir welding apparatus 1 can also be applied to the case of continuous welding. In this case, in the pressing in the step (7) described above, the robot uses the joining device 1
Is moved along the joining line set on the workpiece. As a result, continuous joining is performed. Even in this case, the cavity formed at the joining end point can be made small by re-joining at the joining end point.

【0050】図6は、本発明の他の実施形態である摩擦
攪拌接合装置50の構造を示す図である。本実施形態の
摩擦攪拌接合装置50は、前述した摩擦攪拌接合装置1
とほぼ同様の構造を有するので、対応する構造には同一
の参照符号を付し説明を省略する。
FIG. 6 is a view showing the structure of a friction stir welding apparatus 50 which is another embodiment of the present invention. The friction stir welding apparatus 50 of this embodiment is the friction stir welding apparatus 1 described above.
Since it has almost the same structure as the above, the same reference numerals are given to the corresponding structures and the description thereof will be omitted.

【0051】摩擦攪拌接合装置1の回転子保持部材4に
相当する部材は、本実施形態では、ホルダ53と一体と
なっており、このホルダ53の外周からインダクション
モータ7の回転力が伝達される。また、このホルダ53
の下端部に回転子54が装着される。
A member corresponding to the rotor holding member 4 of the friction stir welding apparatus 1 is integrated with the holder 53 in this embodiment, and the rotational force of the induction motor 7 is transmitted from the outer circumference of the holder 53. . Also, this holder 53
The rotor 54 is attached to the lower end of the.

【0052】本実施形態の最大の特徴は、円柱状のピン
でなく、筒状のリング型ピンを用いることである。した
がって、回転子54のショルダー部11の先端には、円
筒状のリング部51が、回転軸線Lを中心として突出す
る。この円筒状のリング部51の内径に相当する外径を
有する内軸52が、リング部51に移動可能に挿入され
ている。
The greatest feature of this embodiment is that a cylindrical ring-shaped pin is used instead of a cylindrical pin. Therefore, at the tip of the shoulder portion 11 of the rotor 54, the cylindrical ring portion 51 projects around the rotation axis L. An inner shaft 52 having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the cylindrical ring portion 51 is movably inserted into the ring portion 51.

【0053】回転子54およびホルダ53には、回転軸
線Lに沿ってピン挿通孔55が形成され、このピン挿通
孔55に内軸52が挿入される。ホルダ53には、上部
に円柱状の空間56が形成されており、この空間に円柱
体57が軸線Lに移動可能に嵌りこむ。この円柱体57
の下端に前記内軸52が固定され、円柱体57と内軸5
2とは一体となって移動する。また、円柱体57とホル
ダ53の天壁53aとの間にばね41が介在される。
A pin insertion hole 55 is formed in the rotor 54 and the holder 53 along the rotation axis L, and the inner shaft 52 is inserted into the pin insertion hole 55. A cylindrical space 56 is formed in the upper portion of the holder 53, and a cylindrical body 57 is fitted in the space so as to be movable along the axis L. This column 57
The inner shaft 52 is fixed to the lower end of the cylindrical body 57 and the inner shaft 5.
It moves together with 2. Further, the spring 41 is interposed between the cylindrical body 57 and the top wall 53a of the holder 53.

【0054】摩擦攪拌接合装置1と同様に、ホルダ53
の外周部には、切替機構42が設けられる。この切替機
構42も前述と同様に、ホルダ53に形成されるL字状
の切欠き43と、切欠き43に嵌り込む係止凸部44と
から構成され、係止凸部44は、本実施形態では円柱体
57に形成される。
Like the friction stir welding apparatus 1, the holder 53
A switching mechanism 42 is provided on the outer peripheral portion of the. Similarly to the above, the switching mechanism 42 also includes an L-shaped notch 43 formed in the holder 53 and a locking convex portion 44 fitted in the notch 43, and the locking convex portion 44 is the present embodiment. In the form, it is formed into a cylindrical body 57.

【0055】切替機構42が固定状態にあるとき、内軸
52の先端がリング部51の先端と面一となって平坦と
なり、切替機構42が移動可能状態となって内軸52が
上方に移動すると、リング型ピンとなる。
When the switching mechanism 42 is in the fixed state, the tip of the inner shaft 52 becomes flush with the tip of the ring portion 51 and becomes flat, and the switching mechanism 42 is in a movable state and the inner shaft 52 moves upward. Then, it becomes a ring type pin.

【0056】このような摩擦攪拌接合装置50も、前述
した摩擦攪拌接合装置1と同様に動作させてスポット接
合を行なうことができるので、前述した図4のタイムチ
ャートを参照して、摩擦攪拌接合装置50の制御動作に
ついて以下に説明する。
Since this friction stir welding apparatus 50 can also perform spot welding by operating in the same manner as the friction stir welding apparatus 1 described above, referring to the time chart of FIG. The control operation of the device 50 will be described below.

【0057】(1)初期状態では、切替機構42は、固
定状態にあるものとする。このとき、内軸52の先端
は、リング部51と面一となっている。
(1) In the initial state, the switching mechanism 42 is in a fixed state. At this time, the tip of the inner shaft 52 is flush with the ring portion 51.

【0058】(2)つぎに、直進駆動源であるサーボモ
ータ6を駆動させる。するとホルダ53および回転子5
4がスライドして下降する。このとき、回転子54と内
軸52とが一体となって下降する。
(2) Next, the servo motor 6, which is a linear drive source, is driven. Then, the holder 53 and the rotor 5
4 slides down. At this time, the rotor 54 and the inner shaft 52 are integrally lowered.

【0059】(3)つぎに回転駆動源であるインダクシ
ョンモータ7によってホルダ53を正転、つまり図3
(2)で+方向に回転させる。
(3) Next, the holder 53 is rotated in the forward direction by the induction motor 7 which is a rotary drive source, that is, as shown in FIG.
Rotate in the + direction with (2).

【0060】(4)すると、円柱体57に対して相対的
にホルダ53が+方向に回転し、係止凸部44が移動し
てB位置に係止され、切替機構42は、移動可能状態に
となる。また、内軸52と回転子54とは一体となって
回転する。この状態で、回転子54はさらに下降を続け
る。
Then, (4), the holder 53 rotates in the + direction relative to the cylindrical body 57, the locking convex portion 44 moves and is locked at the B position, and the switching mechanism 42 is in the movable state. Becomes Further, the inner shaft 52 and the rotor 54 rotate together. In this state, the rotor 54 continues to descend.

【0061】(5)回転子先端、つまりリング部51と
内軸52先端とがワークに当接する。そして、内軸52
とワークとの間に摩擦力が生じる。すると、ホルダ53
と円柱体57との摩擦力と、ワークと内軸52との摩擦
力とを比較して、後者の方が大きくなるように設定され
るので、内軸52の方は止まろうとする力に対して、ホ
ルダ53が+方向に回転するので、(4)で係止凸部4
4がB位置に達していない場合であっても、係止凸部4
4が確実にB位置まで移動し、移動可能状態に切り替わ
る。
(5) The tip of the rotor, that is, the tip of the ring portion 51 and the tip of the inner shaft 52 is in contact with the work. And the inner shaft 52
A frictional force is generated between the work and the work. Then, the holder 53
The frictional force between the cylindrical body 57 and the columnar body 57 is compared with the frictional force between the work and the inner shaft 52, and the latter is set to be larger, so that the inner shaft 52 tends to stop. As the holder 53 rotates in the + direction, the locking protrusion 4 is pressed in (4).
4 does not reach the B position, the locking protrusion 4
4 is surely moved to the B position and is switched to the movable state.

【0062】(6)サーボモータ6でホルダ53をさら
に下降させて押圧すると、切替機構42が移動可能状態
にあるので、ばね41が圧縮されて内軸52がリング部
51に対して相対的に引込んでいく。このとき、係止凸
部42は上方に移動する。このようにして、所定押圧力
に達するまで押圧する。
(6) When the holder 53 is further lowered and pressed by the servo motor 6, the switching mechanism 42 is in a movable state, so that the spring 41 is compressed and the inner shaft 52 is relatively moved with respect to the ring portion 51. Pull in. At this time, the locking protrusion 42 moves upward. In this way, the pressing is performed until the predetermined pressing force is reached.

【0063】(7)所定押圧力に達すると、この押圧力
で、所定時間押圧する。なお、押圧力は、サーボモータ
6の電流値によって判断する。このとき、コイルばね4
1は、隙間がなくなるまで縮んでも良く、縮むのに余裕
があってもよい。また、切替機構42は、係止凸部44
が縦切欠き部46の上端である位置Cに達していてもよ
く、余裕があってもよい。
(7) When the predetermined pressing force is reached, the pressing force is applied for a predetermined time. The pressing force is determined by the current value of the servo motor 6. At this time, the coil spring 4
No. 1 may shrink until there is no gap, and there may be a margin to shrink. In addition, the switching mechanism 42 includes the locking convex portion 44.
May reach the position C which is the upper end of the vertical cutout portion 46, and may have a margin.

【0064】(8)所定時間経過すると、サーボモータ
6を逆転させてホルダ53を上昇させる。すると、ばね
41の作用によって、内軸52の先端がワーク当接を維
持した状態で、回転子54のみが上昇し、内軸52がリ
ング部51に引き込まれる。このようにして、切替機構
42で、係止凸部44が下降してB位置に係止される元
の位置までホルダ53を引き上げる。ことのき、ワーク
と内軸52先端との間に摩擦がわずかにある状態が好ま
しい。
(8) After a lapse of a predetermined time, the servo motor 6 is rotated in the reverse direction to raise the holder 53. Then, by the action of the spring 41, only the rotor 54 rises and the inner shaft 52 is drawn into the ring portion 51 in a state where the tip end of the inner shaft 52 maintains contact with the work. In this way, the switching mechanism 42 raises the holder 53 to the original position where the locking projection 44 descends and is locked at the B position. It is preferable that there is slight friction between the work and the tip of the inner shaft 52.

【0065】(9)ここで、回転駆動源であるインダク
ションモータ7を逆転し、ホルダ53を−方向に回転さ
せる。このとき、ワークと内軸52先端との摩擦力が、
ホルダ53と円柱体57との摩擦力より大きくなるよう
に設定することで、ホルダ53が円柱体57に対して相
対的に−方向に回転する。このようにして、係止凸部4
4がA位置まで移動し、切替機構42は、固定状態に切
り替わる。
(9) Here, the induction motor 7, which is the rotary drive source, is rotated in the reverse direction to rotate the holder 53 in the negative direction. At this time, the frictional force between the work and the tip of the inner shaft 52 is
By setting the friction force to be larger than the frictional force between the holder 53 and the columnar body 57, the holder 53 rotates in the negative direction relative to the columnar body 57. In this way, the locking protrusion 4
4 moves to the A position, and the switching mechanism 42 switches to the fixed state.

【0066】(10)そして、この状態でサーボモータ
6を逆転させ、再度押圧する。このときは、内軸52先
端とリング部51先端とは面一となり、平坦な状態で押
圧することになる。このようにして、所定押圧力で所定
時間押圧する。
(10) Then, in this state, the servo motor 6 is reversed and pressed again. At this time, the tip end of the inner shaft 52 and the tip end of the ring portion 51 are flush with each other and are pressed in a flat state. In this way, the pressing force is applied for a predetermined time.

【0067】(11)押圧終了後、サーボモータ6を逆
転し、ホルダ53および回転子54を上昇させる。
(11) After the pressing is completed, the servo motor 6 is rotated in the reverse direction to raise the holder 53 and the rotor 54.

【0068】(12)回転子54がワークから離れた
後、インダクションモータ7を正転(+方向)に戻す。
(12) After the rotor 54 is separated from the work, the induction motor 7 is returned to the normal rotation (+ direction).

【0069】このようにして、スポット接合が行なわれ
る。図7(A)は、リング型ピンのみを用いた場合の接
合後のワークの断面を示す図であり、図7(B)は、本
発明の摩擦攪拌接合装置50を用いた場合の接合後のワ
ーク断面を示す図である。(A)(B)の空洞P3,P
4を比較してわかるように、本発明を用いることで、接
合後の空洞の大きさを小さくすることができる。
Spot joining is performed in this manner. FIG. 7 (A) is a view showing a cross section of the work after joining when only the ring type pin is used, and FIG. 7 (B) is after joining when using the friction stir welding device 50 of the present invention. It is a figure which shows the workpiece cross section of. (A) and (B) cavities P3, P
As can be seen by comparing No. 4, by using the present invention, the size of the cavity after joining can be reduced.

【0070】また、リング型ピンを用いることで、通常
の円柱ピンよりもワークへの接触面積を大きくし、摩擦
熱の発生効率および攪拌効率を向上させることができ
る。
Further, by using the ring type pin, the contact area with the work can be made larger than that of the ordinary columnar pin, and the generation efficiency of frictional heat and the stirring efficiency can be improved.

【0071】また、上述した各実施形態では、ピン12
または内軸52の固定/可動の切替を、回転方向を逆転
させることで行なったが、次の方法でもよい。
In each of the above-mentioned embodiments, the pin 12 is used.
Alternatively, the fixed / movable switching of the inner shaft 52 is performed by reversing the rotation direction, but the following method may be used.

【0072】(1)ピン12または内軸52を駆動する
サーボモータを別途設け、このサーボモータの回転を直
進運動に変換して、独立して進退駆動させる。
(1) A servo motor for driving the pin 12 or the inner shaft 52 is separately provided, and the rotation of this servo motor is converted into a rectilinear motion to independently drive it.

【0073】(2)機械的なON/OFF機構を用い
て、ON/OFF的にピンまたは内軸の固定/可動を切
り替える。
(2) The mechanical ON / OFF mechanism is used to switch the pin / inner shaft between fixed / movable by ON / OFF.

【0074】(3)モータ7の回転を別途電磁クラッチ
により適宜ON/OFFし、回転力を直進運動に変換し
て、ピン12または内軸52の固定/可動を切り替え
る。
(3) The rotation of the motor 7 is appropriately turned on / off by a separate electromagnetic clutch to convert the rotational force into a linear motion and switch the pin 12 or the inner shaft 52 between fixed / movable.

【0075】また、上述した実施形態では、(1)〜
(12)の各工程において、本実施形態では回転子の回
転速度を一定、たとえば2000rpmとしたが、適宜
変更するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, (1) to
In each step of (12), the rotation speed of the rotor is constant, for example, 2000 rpm in the present embodiment, but may be changed appropriately.

【0076】たとえば (1)〜(5)500rpm (6)1000rpm (7)2000rpm (8)1000rpm (9)−800rpm (10)−1600rpm (11)−500rpm (12)500rpm このように回転速度を変更することによって、さらに接
合品質を向上させることができる。
For example, (1) to (5) 500 rpm (6) 1000 rpm (7) 2000 rpm (8) 1000 rpm (9) -800 rpm (10) -1600 rpm (11) -500 rpm (12) 500 rpm By doing so, the joining quality can be further improved.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ピンが可
動に設けられるので、スポット接合終了時に、ピンを退
避させることで、大きな空洞を形成させずに、スポット
接合することが可能である。
As described above, according to the present invention, since the pin is movably provided, it is possible to perform spot bonding without forming a large cavity by retracting the pin at the end of spot bonding. is there.

【0078】また本発明によれば、ピンを円筒状とする
ことで、ピンの被接合物への接触面積を増大させ、摩擦
熱を効率良く発生させることが可能となり、接合効率が
向上する。
Further, according to the present invention, by making the pin cylindrical, it is possible to increase the contact area of the pin with the article to be joined and efficiently generate frictional heat, thus improving the joining efficiency.

【0079】また本発明によれば、回転方向を切り替え
ることで、ピンの固定状態と可動状態を切り替えること
ができるので、制御が容易である。
Further, according to the present invention, the pin can be switched between the fixed state and the movable state by switching the rotation direction, which facilitates the control.

【0080】また本発明によれば、ピンを退避させて再
接合するので、接合終了時にも押圧力を与えて接合する
ことができ、接合品質を向上することができる。
Further, according to the present invention, since the pins are retracted and re-bonded, it is possible to apply the pressing force even when the bonding is completed, and the bonding quality can be improved.

【0081】また本発明によれば、再接合時にピンを退
避させ、固定状態に切り替えることで、大きな空洞を形
成せずに再接合することができる。
Further, according to the present invention, when the pins are rejoined, the pins are retracted and switched to the fixed state, so that the pins can be rejoined without forming a large cavity.

【0082】また本発明によれば、連続接合において、
接合終了点でピンを変位させて再接合するので、従来技
術のように、連続接合の接合終了点で接合品質が低下す
るといったことが防がれる。
Further, according to the present invention, in continuous joining,
Since the pin is displaced and re-joined at the joining end point, it is possible to prevent the joining quality from being deteriorated at the joining end point of continuous joining as in the conventional technique.

【0083】また本発明によれば、連続接合において、
接合終了点でピンを退避させ、固定状態に切り替えるこ
とで、接合終了点に大きな空洞を形成せずに再接合する
ことができる。
Further, according to the present invention, in continuous joining,
By retracting the pin at the joining end point and switching to the fixed state, it is possible to rejoin without forming a large cavity at the joining end point.

【0084】また本発明によれば、ピンを平坦面まで変
位させ、この平坦面で接合することで、大きな空洞を形
成することなく接合することができる。
Further, according to the present invention, the pins can be displaced to a flat surface, and the flat surfaces can be bonded to each other, whereby the bonding can be achieved without forming a large cavity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態である摩擦攪拌接合装置
1の構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a friction stir welding apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】切替機構42を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a switching mechanism 42.

【図3】接合作業時における切替機構42の状態を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state of a switching mechanism 42 at the time of joining work.

【図4】摩擦攪拌接合装置1の接合方法を示すタイムチ
ャートである。
FIG. 4 is a time chart showing a joining method of the friction stir welding apparatus 1.

【図5】従来の装置での接合後のワーク断面と本発明を
用いたときの接合後のワーク断面を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a cross section of a work after joining in a conventional apparatus and a cross section of a work after joining when the present invention is used.

【図6】本発明の他の実施形態であるリング型ピンを用
いる摩擦攪拌接合装置50の構造を示す図である。
FIG. 6 is a view showing the structure of a friction stir welding apparatus 50 using a ring pin according to another embodiment of the present invention.

【図7】リング型ピンを用いた従来装置の接合後のワー
ク断面と本発明の摩擦攪拌接合装置50を用いた接合後
ワーク断面を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a cross section of a work after joining of a conventional device using a ring type pin and a cross section of a work after joining using a friction stir welding device 50 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,50 摩擦攪拌接合装置 2,54 回転子 12 ピン 42 切替機構 51 リング部 52 内軸 1,50 Friction stir welding device 2,54 rotor 12 pin 42 switching mechanism 51 Ring part 52 inner shaft

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高速回転する回転子を回転軸線方向に移
動させ、回転子先端部を被接合物に押圧し、回転子先端
部と前記被接合物との接触部を、回転による摩擦熱で軟
化させ、攪拌して被接合物を接合する摩擦攪拌接合装置
において、 前記回転子は、回転子に挿通され、回転軸線方向に変位
可能に設けられるピンを有し、被接合物をスポット接合
することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
1. A rotor rotating at a high speed is moved in the direction of the rotation axis to press the rotor tip against an article to be joined, and the contact portion between the rotor tip and the article is rotated by friction heat. In a friction stir welding apparatus that softens and stirs to join objects to be joined, the rotor has a pin that is inserted through the rotor and is displaceable in the direction of the rotation axis, and spot-joins the objects to be joined. A friction stir welding device characterized in that
【請求項2】 回転子先端に、円筒状のリング部が形成
され、前記ピンは、リング部に変位可能に挿入される内
軸であることを特徴とする請求項1記載の摩擦攪拌接合
装置。
2. The friction stir welding apparatus according to claim 1, wherein a cylindrical ring portion is formed at the tip of the rotor, and the pin is an inner shaft that is displaceably inserted into the ring portion. .
【請求項3】 回転子の回転方向を切り替えることで、
前記ピンの固定状態と可動状態とが切り替わることを特
徴とする請求項1または2記載の摩擦攪拌接合装置。
3. By switching the rotation direction of the rotor,
The friction stir welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the pin is switched between a fixed state and a movable state.
【請求項4】 高速回転する回転子を回転軸線方向に移
動させ、回転子先端部を被接合物に押圧し、回転子先端
部と前記被接合物との接触部を、回転による摩擦熱で軟
化させ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪拌
接合装置において、 (a)前記回転子は、回転子に挿通され、回転軸線方向
に変位可能に設けられるピンを有し、 (b)回転子とピンとを前記回転軸線方向に相対的に変
位する手段を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
4. A rotor rotating at a high speed is moved in the direction of the rotation axis to press the rotor tip against an article to be joined, and the contact portion between the rotor tip and the article is rotated by friction heat. In a friction stir welding apparatus for softening and stirring to spot-join objects to be welded, (a) the rotor has a pin that is inserted into the rotor and is displaceable in a rotation axis direction, (b) A friction stir welding apparatus comprising means for relatively displacing the rotor and the pin in the rotation axis direction.
【請求項5】 回転子にピンを挿通して回転軸線方向に
変位可能に設け、 高速回転する回転子を回転軸線方向に移動させ、回転子
先端部を被接合物に押圧し、回転子先端部と前記被接合
物との接触部を、回転による摩擦熱で軟化させ、攪拌し
て被接合物をスポット接合することを特徴とする摩擦攪
拌接合方法。
5. A rotor is provided so as to be displaceable in the rotation axis direction by inserting a pin into the rotor, the rotor rotating at a high speed is moved in the rotation axis direction, and the rotor tip end portion is pressed against an article to be joined, whereby A friction stir welding method, characterized in that a contact portion between the portion and the object to be welded is softened by frictional heat generated by rotation and stirred to perform spot welding of the object to be welded.
【請求項6】 回転子先端に、円筒状のリング部を形成
し、 前記ピンは、リング部に変位可能に挿入される内軸であ
ることを特徴とする請求項5記載の摩擦攪拌接合方法。
6. The friction stir welding method according to claim 5, wherein a cylindrical ring portion is formed at a tip of the rotor, and the pin is an inner shaft displaceably inserted in the ring portion. .
【請求項7】 前記ピンを、回転子先端から突出させた
状態で接合し、 その後、ピンを引込んで回転子の先端を平坦な状態とし
て再度、所定押圧力で所定時間押圧することを特徴とす
る請求項5または6記載の摩擦攪拌接合方法。
7. The pin is joined in a state of protruding from the tip of the rotor, and then the pin is retracted to make the tip of the rotor flat and again pressed with a predetermined pressing force for a predetermined time. The friction stir welding method according to claim 5 or 6.
【請求項8】 前記再度押圧する際、ピンの固定状態に
切り替えることを特徴とする請求項7記載の摩擦攪拌接
合方法。
8. The friction stir welding method according to claim 7, wherein the pin is fixed when the pressing is performed again.
【請求項9】 回転子にピンを挿通して回転軸線方向に
変位可能に設け、 高速回転する回転子を回転軸線方向に移動させ、回転子
先端部を被接合物に押圧し、回転子先端部と前記被接合
物との接触部を、回転による摩擦熱で軟化させ、攪拌し
て被接合物を接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記
ピンを回転子先端から突出させた状態で被接合物を連続
接合し、 接合終了点で、ピンを引込んで、ピン先端を、回転子先
端の平坦面まで変位させ、ピン固定状態に切り替え、再
度、所定押圧力で所定時間押圧することを特徴とする摩
擦攪拌接合方法。
9. A rotor is provided so as to be displaceable in the rotation axis direction by inserting a pin into the rotor, the rotor rotating at a high speed is moved in the rotation axis direction, and the rotor tip is pressed against an object to be joined, whereby the rotor tip is moved. Is a friction stir welding method in which a contact portion between a welding part and the object to be welded is softened by frictional heat generated by rotation and is agitated to join the objects to be welded. It is characterized in that the joined objects are continuously joined, and at the joining end point, the pin is retracted, the tip of the pin is displaced to the flat surface of the rotor tip, the pin is fixed, and the pin is pressed again for a predetermined time with a predetermined pressing force And friction stir welding method.
【請求項10】 回転子の回転方向を切り替えること
で、前記ピンの固定状態と可動状態とを切り替えること
を特徴とする請求項5〜9のうちの1つに記載の摩擦攪
拌接合方法。
10. The friction stir welding method according to claim 5, wherein the pin is switched between a fixed state and a movable state by switching a rotation direction of a rotor.
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